以中国高考评价体系为指导在课堂教学中培养学生的物理核心素养

宋国梁

摘 要：中国高考评价体系落地为新高考改革提供了可靠的理论支撑和实践指南，也为落实“立德树人”这一教育根本任务指明了方向.在工作中唯有扎扎实实地将物理核心素养落实到每一堂课、每一道习题中，才能将“怎样培养学生”变为“培养怎样的学生”.在教学过程中以不同的方式对学生进行物理核心素养的培养，这些教学理念一直在伴随着一代一代的物理人传承和发展.

关键词：高考评价体系;物理观念;科学探究;科学思维;科学态度与责任

中图分类号：G633.7    文献标识码：B    文章编号：1008-4134（2021）11-0057-03

2019年12月，教育部考试中心发布了《中国高考评价体系》，为深化新时代高考内容改革和命题工作提供了可靠的理论支撑和实践指南，意味着发轫于2014年的高考综合改革正式落地.以“一核”“四层”“四翼”为主体内容的高考评价体系，昭示着高考命题和评价的新标准已然确立，它将深刻地影响着每一位高考考生和高中一线教师，也必将助推中国基础教育改革迈向纵深.实施普通高中新课程的省份不再制定考试大纲，学业水平选择性考试和高等学校招生全国统一考试命题要以国家普通高中课程标准和高校人才选拔要求为依据，促进教考有效衔接.从2020年开始，无论是全国卷，还是各省命制的试卷，都将全面对标高考评价体系.

高考评价体系主要由“一核”“四层”“四翼”三部分内容组成.其中，“四层”中的学科素养是指即将进入高等学校的学习者在面对生活实践或学习探索问题情境时，能够在正确的思想价值观念指导下，合理运用科学的思维方法，有效整合学科相关知识，运用学科相关能力，培养高质量的认识问题、分析问题和解决问题的综合品质.在高考中各学科中的关键能力与必备知识是以学科素养为导向进行界定的.而物理学科核心素养中包含的“物理观念、科学探究、科学思维和科学态度与责任”等完全是高考评价体系中的学科素养要求在物理学科中的具体体现.

为了落实党的十八大提出的“立德树人”这一教育的根本任务，我们必须将学科核心素养“润物细无声”地植根于日常课堂教学中，各学科统一的是教学目标和教育理念，而不是统一教学方法和教学模式，教育的目的不是“怎样培养学生”而是“培养怎样的学生”，这对于我们的教育和教学有着真正的指导意义.现在需要做的不是改变和推翻我们已有的教学经验和教学方法，而是在核心素养的教育理念支撑下，用我们在多年教学中形成的教学方法，让学生获得学习方法，形成关键能力，正所谓“教无定法，教要得法”.下面通过一个具体案例剖析，把笔者对物理核心素养的理解逐一呈现.

1 案例

2008年北京夏季奥运会，中国跳台跳水运动员陈若琳获得女子10m台冠军.假设她的质量约为40kg，重心离跳台台面的高度约为1m，起跳后身体伸直，使头部上升的最大高度约为20cm，双脚与地面接触时间为0.1s，当她完成所有动作时，必须伸直双臂垂直水面入水以使溅起的水花尽量小一些.当她的手刚触及水面时，重心离水面高度大约也是1m（忽略空气阻力，已知重力加速度为g，令2.04=1.43）.

试研究：（1）运动员从脚离开跳台到刚要落入水中所需的时间t;

（2）起跳过程中，跳台给运动员的平均作用力F;

（3）起跳过程中，跳台对人所做的功W.

（3）方法一（功的定义）：起跳过程中支持力的作用点没有发生位移，所以跳台对人不做功.

方法二（功能关系）：人的机械能是由自身的内能转化而来，是通过人这个系统的内力（腿部肌肉提供的力）做功，实现的生物化学能（人的内能）与机械能的转化.

2 具体剖析

通过对案例的具体剖析来体会其中的物理核心素养.

2.1 物理观念

“物理观念”是从物理学视角形成的关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识;是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华;是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础.包括物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念及其应用等要素.

2.1.1 物理观念的体现

同一个物体，在不同的问题中，可以抽象成不同的模型，这既是一种建构物理模型的能力体现，也可以理解为从物理学的角度对物体的一种认知.在此案例中研究人的运动时，若不考虑技术动作和姿态，可以把人视为质点;研究对人做功时，要考虑做功对象是脚还是整个人，对研究对象的认识就是一种物理观念的体现.而恰恰很多学生不能清楚地认识功的概念，误将跳台对人的支持力与人重心的位移（而不是力的作用点的位移）相乘，而得到错误的结论，纠其原因，就是学生只对物理概念进行机械记忆而没有理解具体含义，即没有形成物理观念.

2.1.2 运动与相互作用观念的体现

根据人的受力情况，判断人离开跳台前后的运动状态，并能够运用相应的物理定律和规律解决问题.人的脚与跳台接触的起跳过程中，涉及力与运动的关系的分析，在空中运动的过程中，受到的力与运动状态的判断，都体现了力是改变运动状态从而产生加速度的原因这一物理观念.

2.1.3 能量观念的体现

如果能够从能量转化的观点来认识人起跳的过程，就可以容易判断地面对人是不做功的，因為地面与人没有发生相应的能量转化.人获得机械能的过程，是人自身作功的结果.

2.1.4 物理观念的提炼和升华

物理概念和规律在头脑中的提炼和升华，是物理观念的重要内涵.对牛顿第二定律与功能关系的提炼和升华，从而形成正确和深刻的认识——研究对象无论是质点还是系统，研究的都是合外力与加速度的关系，不涉及到内力问题.研究功能关系时，考虑到功是能量转化的量度，不单是外力做功，系统的内力做功同样也可以改变系统能量.

由此可见，学生具备了以上的物理观念，是分析现象解决问题的前提和基础.

2.2 科学思维

“科学思维”是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方式;是基于经验事实建构理想模型的抽象概括过程;是分析综合、推理论证等方法的内化;是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑、批判、检验和修正，进而提出创造性见解的能力与品质.

“科学思维”主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素.

2.2.1 模型建构

一是将研究对象抽象为理想化模型（质点和系统的建立）;二是从起跳到离地再到入水，是运动模型的建构（将实际问题中的对象和过程转换成物理模型）.

2.2.2 推理和科学论证

利用牛顿第二定律和匀变速运动规律解决问题的过程.

2.2.3 质疑创新

（1）为什么地面对人的支持力可以让人产生加速度但却对人不做功？（如果学生能够生成利用功的定义和功能关系多角度思考问题，其实就是创新）

（2）为什么在求地面的平均作用力时，可以把变加速运动等效成匀变速运动求恒力？（在质疑的同时如果考虑是否可以不用牛顿运动定律而用其他方法解决变力问题，比如用动量定理求解，那么这也是一种创新）

2.3 科学探究

科学探究是探究者通过自身主动参与并发现问题、解决问题的过程.科学探究既是一种思维方式，也是一种研究手段，是贯穿于学生的整个学习过程中的.科学探究的目的是强化物理观念的形成，进而锻炼科学思维的养成.探究的方式是多元化的，可以是理论探究（问题导向式、设置问题串）、实验探究、课题研究，等等.

“科学探究”主要包括问题、证据、解释、交流与合作等要素.

问题1：人离地前做什么运动？如何处理？

交流（讨论环节）：（1）解释：从力的作用效果看，恒力和变力在相同时间内使物体获得相同的速度时，变力在这段时间内的平均作用力大小等效于该恒力;（2）提升：追问，如果不做匀变速运动的等效处理，是否有其他方法（动量定理）解决问题？

问题2：人起跳获得的动能从哪里来？是谁做功的结果？这时人能否视为质点？为什么？

2.4 科学态度与责任

“科学态度与责任”是指在认识科学本质，理解科学、技术、社会、环境关系的基础之上，逐渐形成对科学和技术应有的正确态度和责任感.

“科学态度与责任”主要包括科学本质、科学态度、社会责任感等要素.

2.4.1 科学本质

认识到物理研究是一种对自然现象进行抽象的创造性工作（建模的过程就很好地体现了科学本质）.

2.4.2 科学态度

有较强的学习和研究物理的内在动机，坚持实事求是，在合作中既能坚持观点又能修正错误.

对要研究的问题有理有据，对出现困惑的问题（跳台对运动员不做功）积极解决，这就是一种科学态度.

2.4.3 社会责任感

即具有保护环境、节约资源、促进可持续发展方面的责任感.

3 结束语

近几年高考试题体现的特点是紧扣时代脉搏，紧密联系生活实践，具有浓浓的人文精神，满满的正能量，能够弘扬社会的主旋律和正气，引导积极向上的价值观.本案例亦可从运动员的意志品质、民族自豪感以及家国情怀方面进行德育渗透，从而扎扎实实地在日常教学中落实“立德树人”这一教育的根本任务.

本文的案例只是高中物理教学中的沧海一粟.通过这一案例分析，我们会发现以往的教学过程都是在用不同方式对学生进行物理核心素养的培养，这些教学理念一直伴随着一代又一代物理人的传承和发展.物理学科的本质就是核心素养，只是我们缺乏系统科学的理论构建，不是每节课、每个习题都能系统清晰地呈现，更多的是自觉不自觉的应用.教学中往往缺乏主动性和目的性的培养，教学过于随意，不利于学生核心素养的形成.因此，我们需要加强系统的理论学习，吃透高考评价体系，积极推进新课改，把核心素养的培养始终放在教学设计的核心位置，不仅让我们的课堂更有思想性，也有利于形成穩定的教学风格，使教学的一致性增强，更有利于培养学生形成科学态度.作为一名有教育情怀和教育思想的教师，这样才能真正享受到教育者的快乐.

参考文献：

[1]教育部考试中心.中国高考评价体系[M].北京：人民教育出版社，2019.

[2]教育部考试中心.中国高考评价体系说明[M].北京：人民教育出版社，2019.

[3]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）[M].北京：人民教育出版社，2020.

（收稿日期：2021-04-19）